自动控制技术项目教程教学课件作者贺力克邱丽芳主编第1章节自动控制系统概述课件幻灯片.ppt

图1-8 自动控制系统的稳态性能a)有静差系统 b)无静差系统 3、系统的动态性能指标(Dynamic Performance Specification) 　　 系统从一个稳态过渡到新的稳态都需要经历一段时间，亦即需要经历一个过渡过程。表征这个过渡过程性能的指标叫做动态指标。  图1-9为系统对突加给定信号的动态响应曲线 （1）.最大超调量( )(Maximum Overshoot) 　　最大超调量是输出量c(t)与稳态值 的最大偏差 与稳态值 之比。　　即 = / ×100%　　最大超调量反映了系统的动态精度，最大超调量越小，则说明系统过渡过程进行得越平稳。 （2）.调整时间( )(Settling Time) 　　调整时间( )是给定量作用于系统开始，到输出量进入并一直保持在离稳态值的允许误差带内所需要的时间。 （3）.振荡次数( )(Order Number)　　 振荡次数是指在调整时间内，输出量在稳态值上下摆动的次数。 结论 在上述指标中，最大超调量和振荡次数反映了系统的稳定性能。调整时间反映了系统的快速性。稳态误差反映了系统的准确度。一般说来，我们总是希望最大超调量小一点，振荡次数少一点，调整时间短一些，稳态误差小一点。总之，希望系统能达到稳、快、准。　　以后的分析将表明，这些指标要求，在同一个系统中往往是相互矛盾的。这就需要根据具体对象所提出的要求，对其中的某些指标有所侧重，同时又要注意统筹兼顾。　　性能指标是衡量自动控制系统技术品质的客观标准，它是订货、验收的基本依据，也是技术合同的基本内容。 1.6 研究自动控制系统的方法 　　 对自动控制系统进行分析研究，首先是对系统进行定性分析。所谓定性分析，主要是搞清各个单元及各个元件在系统中的地位和作用，以及它们之间的相互联系，并在此基础上搞清系统的工作原理。然后，在定性分析的基础上，可以建立系统的数学模型；再应用自动控制理论对系统的稳定性、稳态性能和动态性能进行定量分析。在系统分析的基础上就可以找到改善系统性能，提高系统技术指标的有效途径，这也就是系统的校正和设计。 自动控制理论又分为经典控制理论(Classical Control Theory)和现代控制理论(Modern Control Theory)。 经典控制理论是建立在传递函数(Transfer Function)概念基础之上的，它对单输入—单输出系统是十分有效的。 现代控制理论是建立在状态变量(State Variable)概念基础之上的，它适用于复杂的多输入—多输出控制系统及变参数非线性系统，实现自适应控制(Adaptive Control)、最佳控制(Optimal Control)等。　　在经典控制理论中，又有时域分析法 (TimeDomain Analysis Method)、频率响应法(Freguency Response ethod)和根轨迹法(The Root Locus Method)等几种分析方法。 习 题 1 - 1 分析比较开环控制与闭环控制的特征、 优缺点和应用场合的不同。 1 - 2 指出下列系统中哪些属开环控制， 哪些属闭环控制: (1) 家用电冰箱 (2) 家用空调 (3) 家用洗衣机 (4) 抽水马桶 (5) 普通车床 (6) 电饭煲 (7) 多速电风扇 (8) 高楼水箱 (9) 调光台灯 (10) 自动报时电子钟 1 - 3 衡量一个自动控制系统的性能指标通常有哪些？ 下图 为某自动控制系统启动时的动态曲线， 其中x(t)为被控量， xo为期望稳态值。 曲线Ⅰ、 Ⅱ对应不同的调节参数。 试分析比较Ⅰ、 Ⅱ两种情况技术性能的优劣。 某自动控制系统的启动曲线 1 - 4 组成自动控制系统的主要环节有哪些？ 它们各有什么特点? 起什么作用？ 1 - 5 恒值控制系统和随动控制系统的主要区别是什么？判断下列系统属于哪一类系统： 电饭煲、 空调、 燃气热水器、 自动跟踪雷达、 家用交流稳压器。 1 - 6 画出电冰箱温度自动控制系统的方框图， 并说明在该系统中可能存在哪些扰动量？ （提示： 电冰